基于示教技术的踝关节康复机器人的控制系统的研究

摘要

踝关节结构复杂，且运动轨迹难以准确描述和规划。再者，不同程度和类型的损伤或扭伤形式，更是加大了其康复和功能评价的难度。示教再现技术在特定环境下有许多优点，它能有效减少控制算法的开发工作，比较容易实现复杂的动作，还能降低成本等。
　　 将示教再现技术用于踝关节康复系统，不但可以有效的减少控制算法的开发工作，能比较容易的实现踝关节的基本动作，而且最主要的是能够使得患者本人能亲身参与到康复训练过程中，完全由患者本人根据自己的感觉意识来规划示教轨迹，自主控制整个康复训练过程，更好的把握训练尺度，从而大大提高了患者的主动性，同时降低了二次损伤几率。
　　 本课题研究目的在于克服当前复杂器械价格昂贵的缺点而提出的一种分布式控制方法。
　　 本文是在本课题组成员已经完成的3-RSS/S踝关节康复并联机器人样机的基础上，根据课题要求，采用了以单片机C8051F040为控制核心，选取合适直流力矩电机、增量式编码器、电机专用运动控制芯片等相应元器件，设计制作出了一套能完成示教再现运动的控制器和直流力矩电机驱动器。并引入了双闭环PID控制方法，实现了位置和速度的双闭环数字控制。在Silicon 集成开发环境(IDE)下，运用模块化和结构化编程方法，实现了示教数据的采集存储和再现插补，完成了3-RSS/S踝关节康复机器人的示教再现控制。